0527深井煤层群连续卸压开采关键技术及应用推荐书.doc

江苏省科学技术奖推荐书（2013年度）一、 项目基本情况专业评审组：六、资源与环境 成果类别：应用类科技成果 编号：20130460项目名称深井煤层群连续卸压开采关键技术及应用完成人张农,阚甲广,赵一鸣,韩昌良,李桂臣,郑西贵,吴海,季明完成单位中国矿业大学推荐单位（盖章）或推荐专家（盖章）学科分类名 称1矿山工程技术代码4402采矿工程代码440.353煤矿开采代码440.3510所属国民经济行业采矿业任 务 来 源国家计划：国家科技支撑计划 国家计划：973计划 部委计划具体计划、基金的名称和编号："十一五"国家科技支撑计划,深井开采围岩动力灾害监测与控制关键技术研究（2007BAK28B04）973计划，深部煤炭开发中煤与瓦斯共采理论(2011CB201200)教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，深井煤与瓦斯共采理论与实践（IRT1084）授权发明专利（项）9授权的其他知识产权（项）0项目起止时间起始：2007 年 01 月 01 日 完成：2010 年 12 月 31 日 二、项 目 简 介（限1200字） 本项目属煤矿采矿工程科学技术领域。 我国大多数矿区含煤地层为煤层群赋存条件，长期以来形成的煤层群下行开采、本煤层内留煤柱跳采模式进入深部后，实施困难、安全保障度低，已成为我国煤矿普遍存在的重大难题，本项目依托"十一五"国家科技支撑计划、973计划和教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队，围绕煤层群卸压开采模式、采动顶板安全控制、留巷围岩稳定性、钻孔法煤与瓦斯共采及实时在线监测监控问题开展研究，形成了如下研究成果： 1、创新了煤矿井工开拓开采模式：对煤层群进行安全开采评估，选择安全条件好（瓦斯低、顶板条件好、无突水危险）的煤层首先开采，通过沿空留巷技术实现本煤层连续开采和上下煤层充分、连续卸压，采用留巷钻孔法抽采上下煤层卸压瓦斯，达到无煤柱连续开采和煤与瓦斯协调共采目标。 2、构建了深井煤层群连续卸压开采的理论体系：系统研究了上行卸压开采采动应力的动态分布规律及岩层破坏规律，揭示了岩层活动的阶段性、应力分布的分区性及岩层裂隙发育过程的时空演化规律，为煤层群连续卸压开采奠定了理论基础。 3、解决了强采动条件顶板安全控制技术难题：揭示了煤巷顶板破坏与垮冒失稳规律，提出了构建楔形加固区的顶板整体控制原理，形成了强采动条件顶板安全控制关键技术。 4、形成了深井无煤柱沿空留巷围岩控制技术：建立了沿空留巷内外层围岩结构模型，提出了沿空留巷应力场优化原理，创新了“三位一体”无煤柱沿空留巷围岩控制原理和技术。 5、提出了钻孔法煤与瓦斯协调开采方法：揭示了煤层群首采层开采后形成的采场应力分布特征，发现了采空侧顶板存在偏向采空区的楔形竖向裂隙发育区，进而形成留巷钻孔法煤与瓦斯共采方法，替代了“专用岩巷+钻孔法”抽采瓦斯。 6、建立了基于光纤光栅传感技术的煤矿巷道围岩实时监测预警系统：研制了光纤光栅顶板离层仪等多种传感监测仪器，开发了煤矿巷道围岩实时监测软件，实现了矿压监测的实时在线监控和灾害预警。 项目创新研究了煤矿井工开拓开采模式，构建了深部煤层群连续卸压开采理论及煤与瓦斯协调共采方法，形成了强采动条件巷道顶板安全控制、无煤柱沿空留巷结构稳定性控制、钻孔法煤与瓦斯协调共采、基于光纤光栅传感的煤矿巷道围岩实时监测等四项关键技术，改变了我国传统煤层群开拓开采模式。 本项目获得国家授权专利22项(发明专利9项)，培养博士6名、硕士18名，发表论文20余篇，其中被SCI和EI收录17篇。创造了留巷深度、无煤柱煤与瓦斯共采工作面月产量等国内外煤矿开采纪录，具有明显经济和技术优势，成果在淮南、淮北等10多个矿区得到推广应用，取得了显著的社会、经济效益。成果整体达到国际领先水平。三、主要科技创新（限5页）我国大多数矿区含煤地层为煤层群赋存，传统的煤层群之间顺序下行开采、本煤层内留煤柱跳采的开采模式，随着开采深度的增加，面临重大挑战，深部煤层群开采时，第一层煤即可能是高瓦斯、突出、冲击或突水煤层，易发生瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出、冲击矿压等事故，开采安全没有保障。煤层群上行开采、本煤层内留煤柱跳采的开采方式，随着开采深度的增加，留设煤柱宽度越来越大，造成资源的极大浪费；跳采形成孤岛工作面，地压大，巷道难以维护；跳采在上下煤层形成应力集中，诱发动力灾害和突出；上下煤层开拓开采分散，集约度低，系统复杂，成本高。因此，煤层群上行开采、留煤柱跳采方式不可持续。针对传统煤层群开采模式存在的种种问题，项目依托"十一五"国家科技支撑计划（2007BAK28B04）、973计划 (2011CB201200)和教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队（IRT1084），形成了深井煤层群上行连续卸压开采模式及技术体系，该方法通过优化开采顺序、突破强采动巷道支护技术，解决了高应力、高瓦斯煤层群开采的重大技术难题，其难点在于强采动巷道顶板安全控制和无煤柱沿空留巷围岩稳定性控制，其关键在于煤与瓦斯共采方法，其手段在于实时在线监测监控，围绕以上问题开展了系统研究，形成如下创新成果。 1、形成了深井煤层群连续卸压开采创新思想，构建了煤层群连续卸压开采理论学科分类：矿山工程技术，采矿工程。支撑材料：鉴定证书：皖科鉴字2012第133号；专著：泥质巷道围岩控制理论与实践；论文7篇：论文第1-7篇。图1 钻孔轴向裂隙分区对煤层群进行安全开采评估，选择安全条件好（瓦斯低、顶板条件好、无突水危险）的煤层首先开采，通过沿空留巷技术实现本煤层连续开采和上下煤层充分、连续卸压，采用留巷钻孔法抽采上下煤层卸压瓦斯，达到无煤柱连续开采和煤与瓦斯协调共采目标。系统研究了上行卸压开采采动应力的动态分布规律及岩层破坏规律，揭示了岩层活动的阶段性和应力分布的分区性。第一阶段为活动剧烈期，以裂隙带内岩层活动为主；第二阶段为活动缓和期，以弯曲下沉带内岩层活动为主；之后为岩层活动稳定期。巷道变形受采动影响呈阶段性滞后响应特征。采用长度100 m超远距离钻孔裂隙窥视、137 m深孔位移监测和受采动巷道围岩收敛观测等综合研究手段，长期跟踪窥视顶板覆岩裂隙发展及巷道稳定过程，揭示了上行卸压开采上覆岩层裂隙发育过程的时空演化规律，开展了上行开采顶板岩层区划研究，得到不同区域顶板巷道破坏及其稳定性特征。2、揭示了煤巷顶板破坏与垮冒失稳规律，提出了构建楔形加固区的顶板整体控制原理，形成了强采动条件顶板安全控制关键技术学科分类：矿山工程技术，井巷工程。支撑材料：鉴定证书：皖科鉴字2010第458号；专利9项：ZL 200410041386.7，ZL201120521422.5，ZL201120521453.0，ZL201020222360.3，ZL201020155377.1，ZL201020222358.6，ZL2007 20131113.0，ZL2007 20131114.5，ZL2007 20042519.1；论文8篇：论文第8-15篇。背景和难题：煤巷顶板多由分层性强、层厚薄、层间粘结力小的复合岩层组成，并受到一次或多次采动支承应力作用（采动支承应力通常是原岩应力的38倍），在采动高应力作用下，巷道围岩出现大范围岩体破裂，传统架棚支护难以适应高应力、强采动要求，普通锚杆支护巷道常出现顶板垮冒、支护结构失稳等问题，导致巨大的经济损失，严重威胁矿井安全生产。关键技术：（1）分析了薄层复合顶板巷道两种失稳形式，建立了巷道顶板失稳模型及稳定判别准则。顶板发生剪切破坏准则判别式为： （1）式中，为顶板锚固后的等效内摩擦角，sc为锚杆排距，N1为顶角锚杆处于冒落范围以外的锚固力，为顶角锚杆的安装角，为潜在冒落范围以内最大水平力的稳定值，nT为侧向荷载深度比的稳定值。顶板岩石发生压缩破坏时，满足： （2）式中，为锚固体的单向抗压残余强度，为锚杆轴向方向的等效应力。（2）研究了不同软弱夹层层位条件下顶板的采动失稳特征和破坏形式采用物理模拟方法，研究了软弱夹层位于锚杆锚固区内、锚杆锚固区边缘及锚固区外三种条件下，动压影响下巷道顶板失稳特征、破坏形式及应力分布规律。研究结果表明：当围岩应力达到原岩应力23倍时，软弱夹层位于锚杆锚固区内巷道下沉和片帮明显，但未失稳垮冒；软弱夹层位于锚杆锚固区边缘巷道两帮变形和底鼓严重，应力继续增高时，巷道很快失稳垮冒，且锚杆被拉断；软弱夹层位于锚杆锚固区外时，软弱夹层离层明显，应力持续增高时巷道变形严重，直接顶很快失稳垮冒，较多锚杆被拉断。软弱夹层位于锚杆锚固区边缘巷道最易失稳垮冒。（3）提出构建楔形加固区的顶板整体控制原理，形成强采动条件顶板安全控制关键技术提出在层状顶板中构建下沉变形时能够自稳的楔形加固区顶板整体控制原理。利用帮角一定深度内岩体的相对稳定性，将相应的巷道两顶角作为内锚固点，通过锁紧结构实现钢绞线的预张对拉，形成顶板整体楔形加固区，防止了顶板离层垮冒；也可锚固于煤帮顶底两对角，控制帮部大变形和整体内移。 图2 顶板楔形整体加固原理3、建立沿空留巷内外层围岩结构模型，创新“三位一体”无煤柱沿空留巷围岩控制原理和技术学科分类：矿山工程技术，井巷工程。支撑材料：鉴定证书：皖科鉴字2012第494号，晋科鉴字2012第367号；专利6项：ZL 201010250660.7，ZL 201110137769.4，ZL 201010204306.0，ZL 200810236316.5，ZL201220008327.X，ZL200820186362.4；论文3篇：论文第16-18篇。背景和难题：随采深加大，留煤柱的开采方式受到挑战，不断加大的煤柱尺寸一方面造成资源浪费，另一方面煤柱产生应力集中易诱冲击矿压、煤与瓦斯突出等动力灾害，因此无煤柱沿空留巷是煤矿开采的一次重大变革，是深井煤炭开采的方向，而取消煤柱的连续开采模式依赖于沿空留巷围岩结构控制理论的突破和技术创新。 关键技术：（1）建立沿空留巷内外层结构模型通过大量实测和采场岩层移动物理模拟及理论分析，建立沿空留巷内外层结构模型：随工作面推进，采空区侧向悬露的基本顶关键块体出现断裂、回转、下沉，接触矸石后形成具有自稳性能的外层岩体结构，但稳定时间很长，并有一个强采动应力调整期，这一特点决定了沿空留巷支护的外部条件和应力环境；由巷内支护及巷旁充填墙体构成沿空留巷内层支护结构，在外层岩体运动和采动应力调整期内遭受严重破坏，通常不能自稳。 图3 沿空留巷内外层结构模型 （2）沿空留巷区域应力场优化在适宜的时间，以合适的方式，在顶板关键位置预裂，调整其破断形式，优化其结构状态，加快顶板破断、回转速度，缩短采动应力作用时间，降低支承应力集中程度，实现留巷区域应力场分布的优化；缩短顶板岩层的运动周期、减少采动对留巷的作用时间，为沿空留巷无煤柱连续开采创造有利的应力环境。（3）“三位一体”沿空留巷围岩控制原理和技术形成巷道组合锚杆支护、巷旁充填墙体、巷内辅助加强支架“三位一体”的沿空留巷围岩整体支护原理和一套新型“三高”锚杆支护及自移式主动强力控顶支架辅助补强的留巷支护技术体系，采用超高强度、高预紧力、高系统刚度为核心的“三高”锚杆支护技术，选择超强杆体、高刚度护网、超大托盘、超强大扭矩阻尼螺母，实施大扭矩高预应力，维持锚杆的荷载，提升主动承载能力，并向围岩扩散，形成高强主动高阻稳定的锚杆支护围岩承载结构，控制变形效果十分显著。突破了德国留巷只能采用U型钢壁后充填的高成本留巷支护模式。4、钻孔法煤与瓦斯协调开采技术学科分类：矿山工程技术，采矿工程。支撑材料：鉴定证书：中煤科鉴字2010第AQ30号，晋科鉴字2012第063号；专利2项：ZL 01110028792.X，ZL 201110028783；论文2篇：论文第19-20篇。背景和难题：我国煤矿70%以上为高瓦斯矿井，且大多数矿区煤层具有高瓦斯、低透气性、高吸附性的特点，瓦斯治理难度大。我国广泛应用的“专用岩巷+钻孔法”抽采卸压瓦斯技术存在岩巷工程量大、成本高、准备周期长的缺点。而利用首采卸压层工作面沿空留巷布置钻孔的“沿空留巷+钻孔法”既实现了无煤柱煤与瓦斯共采技术的创新也统筹解决了瓦斯治理等安全技术难题，是科学开采的技术方向。关键技术：结合煤层群开采条件开展了大量物理模拟实验和数值计算研究，揭示了煤层群首采层开采后形成的采场应力分布特征，描述了特定条件下增压区、卸压区、应力恢复区与工作面推进位置的时空演化关系。发现了采空侧顶板存在偏向采空区的楔形竖向裂隙发育区，该区域和采空区不规则冒落带相连通，构成卸压瓦斯的储集空间和渗流通道，在留巷内布置倾向钻孔通达竖向裂隙发育区，高效抽采采空区富集瓦斯和邻近煤层卸压解析瓦斯，替代“专用岩巷+钻孔法”抽采瓦斯，进而形成留巷钻孔法煤与瓦斯共采方法。 图4 钻孔法煤与瓦斯共采原理图5、建立了基于光纤光栅传感技术的煤矿巷道围岩实时监测预警系统学科分类：矿山工程技术，采矿工程。支撑材料：鉴定证书：皖科鉴字2012第286号；专利5项：ZL 200910216958.3，ZL 200810236317.X，ZL 200420026907.7，ZL201220271384.7，ZL 200620078008.0。 （1）研制了多种光纤光栅传感监测仪器研制了准分布、高精度、配备远程传输快速接口的矿压监测传感元件，主要包括：光纤光栅测力锚杆、光纤光栅温度传感器、光纤光栅顶板离层仪及光纤光栅锚杆(锚索)压力计等，形成以应力、应变、温度等为监测对象的多方位新型矿压监测仪器。（2）开发了煤矿巷道光纤光栅围岩实时监测系统软件用于完成对光纤光栅传感监测仪器监测数据的自动化处理，包含数据采集系统、数据通信与传输系统、数据分析和处理系统。（3）实现了煤矿巷道矿压在线监控及失稳预警 研究确定了顶板离层、锚杆锚索受力、巷道变形等监测数据报警门槛值，通过监测软件完成数据的实时采集和分析处理，综合分析巷道围岩变形、锚杆锚索锚固力及预应力、顶板离层等监测数据，及早发现顶板离层、锚固失效等变形失稳的征兆，实现顶板失稳预警，避免冒顶事故的发生。 光纤光栅测力锚杆 锚杆应力在线监测界面 井下实照图5 光纤光栅围岩实时监测系统本项目以深井煤层群连续卸压开采为突破口，发展了卸压开采的理论体系，建立了深井连续卸压开采方法与模式，形成了强采动条件巷道顶板安全控制、无煤柱沿空留巷结构稳定性控制、钻孔法煤与瓦斯协调开采、基于光纤光栅传感的煤矿巷道围岩实时监测等四项关键技术，获得国家授权专利22项(发明专利9项)，创造了留巷深度、无煤柱煤与瓦斯共采工作面月产量等国内外煤矿开采纪录，具有明显经济和技术优势，成果在淮南、淮北等10多个矿区得到推广应用，取得了显著的社会、经济效益。成果整体达到国际领先水平。四、第三方评价一、媒体报道本课题的“低透气性煤层群无煤柱煤与瓦斯共采关键技术”部分研究成功后，2007年12月由中国煤炭学会组织钱鸣高院士、周世宁院士等国内煤炭行业顶级专家对项目进行了鉴定，鉴定委员会一致认为该项技术达到国际领先水平。2008年5月25日，国家煤矿安全监察局、煤炭工业协会和煤炭学会在安徽淮南召开了成果推广会，全国45户重点监控企业参加了会议。推广会引起了新华通讯社、人民日报、中央电视台、中央人民广播电台、光明日报、新华网、人民网等主流媒体和门户网站的高度关注，纷纷在第一时间对推广会和项目的研究成果进行了介绍和报道。6月9日中央电视台在新闻联播中对该成果进行了报道。二、专家鉴定1 2012年5月27日，安徽省科学技术厅组织朱德仁教授等国内煤炭行业知名专家对“淮北矿区煤层群上行开采顶板岩层活动规律及对上部煤层采掘工程的稳定性影响研究”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：揭示了上行开采上覆岩层裂隙发育过程、岩层移动的时空演化规律和阶段特征；提出了煤层群上行开采条件下的采动影响分区和巷道布置原则；提出了煤层群上行开采条件下巷道“等效开挖”和“低效加固区”的概念，有针对性地给出了不同区域巷道稳定性的控制对策及关键技术；研究成果在淮北矿业集团朱仙庄矿、芦岭矿成功应用。综上所述，该课题在煤层群上行开采巷道围岩控制方面的理论和技术研究成果，达到了国际先进水平。2 2010年12月25日，安徽省科技厅组织刘泽功教授等国内煤炭行业知名专家对“深井巷道水平薄层顶板失稳机理及围岩控制技术”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：研究提出了多断面快速巷道矿压观测方法；提出深井巷道水平薄层围岩顶板初始临界支护强度的概念；研究成功埋管壁后注浆充填技术和深井水平薄层状巷道强初锚、架喷注组合围岩控制技术。该项技术成果在深井巷道水平薄层状顶板失稳机理和控制技术研究方面有突破，达到了国际先进水平。3 2012年12月1日，安徽省科技厅组织程桦教授等国内煤炭行业知名专家对“直覆厚层坚硬顶板无煤柱连续开采围岩控制及工程实践”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：提出了沿空留巷区域应力优化原理；通过超前爆破预裂方法减缓大跨度长悬臂对墙体的长效作用力；研制出似膏体混凝土巷旁充填材料；首次在直覆厚层坚硬顶板（18m厚砂岩）条件下成功留巷。综上所述，鉴定委员会认为，该项目研究成果整体达到国际先进水平。4 2012年12月15日，山西省科学技术厅组织康立勋教授等国内煤炭行业知名专家对“厚层坚硬顶板条件下无煤柱沿空留巷围岩控制理论与技术体系”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：分析了采场侧向坚硬顶板的断裂、运动对沿空留巷围岩结构稳定性的影响；提出了厚层坚硬顶板直覆条件下沿空留巷围岩控制关键技术体系。综上所述，项目研究成果达到了国际先进水平。5 2010年12月28日，中国煤炭工业协会组织胡省三研究员、张铁钢院士等国内煤炭行业顶级专家对“高瓦斯首采层三巷布置砌块留巷煤与瓦斯共采技术”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：项目选取阶段式砌块留巷、短距离Y型通风技术并结合邻近层卸压瓦斯抽采，消除了瓦斯超限，实现了安全高效生产；采用了阶段式留巷，克服了复杂条件下留巷围岩支护结构不适应强采动影响而出现结构性破坏的技术难题；阶段式留巷可为邻近层卸压瓦斯抽采提供”时空”条件，工作面瓦斯抽采率达到70%以上。同意通过鉴定，研究成果达到了国际先进水平。6 2012年3月2日，山西省科学技术厅组织袁亮院士等国内煤炭行业顶级专家对“4.2m大采高沿空留巷及采空区瓦斯抽采关键技术与工程实践”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：首次开展了4.2m大采高沿空留巷无煤柱煤与瓦斯共采理论研究；创新了4.2m大采高沿空留巷无煤柱煤与瓦斯共采关键技术；首次在4.2m大采高条件成功实现沿空留巷煤与瓦斯共采，经济、社会效益显著。综上所述，鉴定委员会认为项目研究成果达到国际领先水平。7 2012年9月1日，安徽省科技厅组织程桦教授等国内煤炭行业知名专家对“朱集矿首采工作面煤(岩)巷矿压监测及支护技术研究”项目进行了技术鉴定，形成如下鉴定意见：研制的锚杆锚固力实验台，能够实现1200种正交实验，结合现场试验，得出了锚杆预紧力与锚固力之间的关系及临界预紧力矩值；揭示了锚杆托锚力在掘采过程中的变化规律；揭示了掘采全过程中锚索锚固力的波动规律。综上所述，鉴定委员会认为研究成果达到了国际先进水平。五、推广应用情况、经济效益和社会效益(基础类可以不填)1、推广应用情况本项目从2005年开始理论研究与技术开发，研发工作经历了5年，并于2007年开始在淮南矿业集团顾桥煤矿等矿井展开试验，在应用中不断总结和发展完善，建立了深井连续卸压开采方法，形成了强采动条件顶板安全控制、无煤柱沿空留巷结构稳定性控制、钻孔法煤与瓦斯协调开采煤矿巷道围岩实时监测技术体系研究。目前该课题形成的理论和一系列创新技术已得到成功应用，累计应用的采煤工作面四十余个，技术经济效果显著，主要的应用单位有：1、淮南矿业集团：顾桥矿、丁集矿、谢桥矿、朱集矿、新庄孜矿、潘一东矿；2、淮北矿业集团：朱庄矿、杨庄矿；3、铁法煤业集团：小青矿；4、晋城矿业集团：凤凰山矿、成庄矿；5、汾西矿业集团：中兴矿；6、华晋焦煤公司：沙曲矿；7、大屯能源公司：孔庄矿。该技术成功解决了煤柱留设宽度越来越大、跳采形成孤岛工作面及在上下煤层形成应力集中，诱发动力灾害和突出等问题。经计算，本项目技术成果应用期间，仅在淮南矿业集团朱集矿、大屯能源公司孔庄矿和淮北矿业集团朱庄矿三个煤矿，就多回采煤炭资源70余万吨，增加销售收入3.891亿元；节省岩巷5.5万余米，节约成本4.1828亿元。近三年来应用该项目技术成果仅为其中三个煤矿就节省增收8.0738亿元。我国煤矿采深逐年增加，而且多为煤层群赋存条件，开采扰动、动力灾害、煤柱损失以及瓦斯问题相互交织，带来的生产与安全问题越来越凸显。本项技术在国内多个大型矿区得到成功应用，验证了该技术在实现连续卸压开采、消除动力灾害和提高采出率方面的显著优势，必能得到更为广泛的应用。应用单位名称 应用技术应用的起止时间应用单位联系人/电话 经济效益(亿元)朱集煤矿 深井煤层群连 2010.01-2012.12 盛卫国/1396647 3.1725 孔庄煤矿 续卸压开采关 2010.01-2012.12 余达桂/13512572280 1.1013 朱庄煤矿 键技术及应用 2010.01-2012.12 朱乐章/13605616562 3.8 2、近三年经济效益（社会公益类可以不填此栏） 单位：万元人民币项目总投资额2000回收期（年）0.2年 份新增利润新增税收创收外汇（美元）节支总额2010133604008017368201121911.56573.5028485201226834.68050.4034885累 计62106.118631.9080738各栏目的计算依据：（限200字）回收煤柱效益38910万元：煤柱宽度30m；长度9300m；煤厚2.1m；容重1.4t/立方米；回收率按95%；煤售价按500元/t计算。掘进成本节支41828万元：节省岩巷5.5万余米，岩巷成本0.76万元/m。3、社会效益（限200字）本项目建立了深井煤层群连续卸压开采方法与模式，破解了复杂特困条件下煤与瓦斯共采的世界性难题，是煤炭安全高效开采领域的一项重大技术革命，真正实现瓦斯大面积消突，符合国家"先抽后采"安全方针和"煤气共采"能源战略；煤炭资源回收率提高5至8个百分点；Y型通风方式下工作面降温35，改善了作业环境；瓦斯抽采最大化实现了矿山的节能减排，降低了温室效应，推动了煤矿安全高效生产和环境生态保护的和谐发展。六、代表性论文专著情况(应用类可以不填)1.主要论文专著目录（不超过20篇）序号论文专著名称/刊名/作者影响因子年卷页码(xx年xx卷xx页)发表时间(年 月 日)通讯作者第一作者SCI他引次数他引总次数是否国内完成1巷道围岩裂隙演化规律及渗流灾害控制 /岩石力学与工程学报 /张农, 许兴亮, 李桂臣2.8292009年28卷330-335页2009-02-15张农张农10是2煤系泥岩典型应力阶段遇水强度弱化与渗透性实验研究 / 岩石力学与工程学报 / 许兴亮, 张农, 李玉寿2.8292009年28卷3089-3094页2009-05-25许兴亮许兴亮1是3动压巷道围岩渗流场的空间分布特征 / 煤炭学报 /许兴亮, 张农, 曹胜根1.9972009年34卷163-168页2009-02-15许兴亮许兴亮6是4巷道覆岩关键岩梁与预应力承载结构力学效应 /中国矿业大学学报 / 许兴亮, 张农, 李桂臣, 高明仕, 郑西贵1.2492008年37卷560-564页2008-07-15许兴亮许兴亮4是5巷道围岩强度弱化规律及其应用/中国矿业大学学报/ 张农, 侯朝炯, 杨米加, 贺永年1.2491999年28卷133-135页1999-03-30张农张农39是6Argillisation of surrounding rock due to water seepage and anchorage performance protection / Materials Research Innovations / Zhang, N., Wang, C., Xu, X. L., Zhao, Y. M.0.4092011年15卷S582-S585页2011-02-15ZHANG NongZHANG Nong00是7Damage evolution analysis of calcareous mudstone with different water content under uniaxial compression/ ICSBM 2011 / Ji Ming, Zhang Nong, Gao Feng02011年1388-1395页2011-01-07JI MingJI Ming0是8淮南矿区深部煤巷支护难度分级及控制对策 / 岩石力学与工程学报 /张农, 王成, 高明仕, 赵一鸣2.8292009年28卷2421-2428页2009-12-15张农张农18是9穿435m落差断层大巷的地质保障及施工控制技术 / 岩石力学与工程学报 / 张农, 许兴亮, 程真富, 王成2.8292008年27卷3292-3297页2008-06-15张农张农3是10水致动压巷道失稳过程与安全评判方法研究 / 采矿与安全工程学报 /李桂臣, 张农, 许兴亮, 韩昌良, 王成1.3972010年27卷410-415页2010-09-15李桂臣李桂臣1是11深井大跨度切眼施工方式研究 /采矿与安全工程学报 /阚甲广, 张农, 李桂臣, 王成, 张冬华1.3972009年26卷163-167页2009-12-15阚甲广阚甲广15是12煤巷预拉力支护体系及其工程应用 / 矿山压力与顶板管理 /张农, 高明仕, 许兴亮1.3972002年19卷1-7页2002-12-20张农张农61是13离层破碎型煤巷顶板的控制原理 /采矿与安全工程学报/张农, 袁亮1.3972006年23卷34-38页2006-03-30张农张农42是14顶板软弱夹层渗水泥化对巷道稳定性的影响 / 中国矿业大学学报 / 张农, 李桂臣, 许兴亮1.2492009年38卷757-763页2009-11-15张农张农4是15高地应力巷道断面形状优化数值模拟研究/ 中国矿业大学学报 / 李桂臣, 张农, 王成, 张念超, 李宝玉1.2492010年39卷652-658页2010-09-15李桂臣李桂臣14是16迎采动工作面沿空掘巷预拉力支护及工程应用 / 岩石力学与工程学报 /张农, 李学华, 高明仕2.8292004年23卷2100-2105页2004-06-30张农张农41是17深井三软煤巷锚杆支护技术研究/ 岩石力学与工程学报/张农; 侯朝炯; 王培荣2.8291999年18卷437-440页1999-08-30张农张农43是18煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用 /中国矿业大学学报 /张农, 高明仕1.2492004年33卷34-37页2004-09-30张农张农145是19深井松散煤巷超高强预应力组合锚杆支护技术 / 西安科技大学学报 / 赵一鸣, 张农, 阚甲广, 黄向菁0.7642008年28卷222-225页2008-06-30赵一鸣赵一鸣7是20Technology and Practice of Efficient Mining without Pillars in Colliery / 2nd China Energy Scientist Forum / Li Guichen, Zhang Nong, Liu Ningning, Si Guangyao02010年799-803页2010-10-15Li GuichenLi Guichen0是2代表性论文专著被他人引用的情况（不超过8篇）序号被引论文专著名称/刊名/作者引文名称/刊名/作者刊名/影响因子(引文)引文发表时间(年 月 日)1煤巷高强预应力锚杆支护技术与应用 /中国矿业大学学报 /张农, 高明仕深部厚顶煤巷道让压型锚索箱梁支护系统现场试验对比研究/ 岩石力学与工程学报/李术才; 王琦; 李为腾; 等岩石力学与工程学报/ 2.8292012-04-152煤巷预拉力支护体系及其工程应用 / 矿山压力与顶板管理 /张农, 高明仕, 许兴亮淮南矿区煤巷稳定性分类及工程对策/ 岩石力学与工程学报/ 袁亮岩石力学与工程学报/ 2.8292004-12-303离层破碎型煤巷顶板的控制原理 /采矿与安全工程学报/张农, 袁亮深井大断面煤巷双锚索桁架控制系统的研究与实践/ 岩石力学与工程学报/严红; 何富连; 徐腾飞岩石力学与工程学报/ 2.8292012-11-154迎采动工作面沿空掘巷预拉力支护及工程应用 / 岩石力学与工程学报 /张农, 李学华, 高明仕大断面煤巷预应力桁架锚索的理论与实践/ 煤炭学报/ 赵洪亮; 姚精明; 何富连; 等煤炭学报/ 1.9972007-12-155巷道围岩强度弱化规律及其应用/中国矿业大学学报/ 张农, 侯朝炯, 杨米加, 贺永年水工地下工程围岩稳定性分析方法现状与发展/ 岩土力学/ 鄢建华； 汤雷岩土力学/ 1.6152003-12-306深井三软煤巷锚杆支护技术研究/ 岩石力学与工程学报/张农; 侯朝炯; 王培荣深部复合顶板煤巷变形破坏机制及耦合支护设计/ 岩石力学与工程学报/ 何满潮; 齐干; 程骋; 等岩石力学与工程学报/ 2.8292007-05-157淮南矿区深部煤巷支护难度分级及控制对策 / 岩石力学与工程学报 /张农, 王成, 高明仕, 赵一鸣大阶段嗣后充填采场围岩破坏规律及其巷道控制技术/ 宋卫东; 徐文彬; 万海文; 等煤炭学报/ 1.9972011-09-158高地应力巷道断面形状优化数值模拟研究/ 中国矿业大学学报 / 李桂臣, 张农, 王成, 张念超, 李宝玉极弱胶结地层开拓巷道围岩演化规律与监测分析/ 煤炭学报/ 孟庆彬; 韩立军; 乔卫国; 等煤炭学报/ 1.9972013-04-15七、主要知识产权目录知识产权类别知识产权具体名称国家（地区）授权号授权日期证书编号权利人发明人发明专利权一种控制煤岩顶帮变形的桁架支护方法中国ZL200410041386.72009-06-17509494中国矿业大学张农；高明仕实用新型专利锚固支护系统的碟形托盘中国ZL201120521422.52012-08-082344185中国矿业大学郑西贵；张农；刘玉栋；曹栩；张磊；于宪阳实用新型专利带筋的高强抗弯T型钢带中国ZL201120521453.02012-08-082345261中国矿业大学张农；张志义；季明；郑西贵；于宪阳；刘玉栋实用新型专利一种桁架联锁器中国ZL201020222360.32010-12-291646092中国矿业大学张农；韩昌良；李桂臣；王成实用新型专利一种注浆锚索中国ZL201020155377.12010-12-241601670中国矿业大学许兴亮；张农；魏垂胜；张念超；李振雷实用新型专利折叠式单体支柱中国ZL201020222358.62010-12-291646091中国矿业大学张农；韩昌良；李桂臣；王成实用新型专利一种用于锚杆的扭矩螺母中国ZL2007 20131113.02008-11-051125460中国矿业大学张农；李桂臣实用新型专利一种对拉锚索中国ZL2007 20131114.52008-09-241102526中国矿业大学张农；高明仕；李桂臣；阚甲广实用新型专利一种眼孔防撕裂钢带中国ZL2007 20042519.12008-08-201087810中国矿业大学张农；李桂臣发明专利权采动期间巷道底鼓治理方法中国ZL201010250660.72012-06-27983308中国矿业大学张农；王成；韩昌良；李桂臣；阚甲广；郑西贵发明专利权一种底板渐进掩护增压式注浆加固技术中国ZL201110137769.42012-01-041143767中国矿业大学阚甲广；张农；陈威；郑西贵；钱德雨发明专利权一种大倾角煤层沿空留巷充填墙体的构筑方法中国ZL201010204306.02011-11-02857654中国矿业大学许兴亮；张农；张念超；梁国栋；李桂臣发明专利权一种防止沿空留巷充填墙体滑移结构及方法中国ZL200810236316.52012-06-13970577中国矿业大学;煤矿瓦斯治理国家工程研究中心张农；郑西贵；薛俊华；阚甲广；袁亮；李桂臣；王成实用新型专利大孔